ژن هایی کوچک برای مغز هایی بزرگ

ژن‌های مرتبط با بزرگ شدن مغز انسان ممکن است از DNA های بی معنی، ناشی شده باشند.

به گزارش سیناپرس همدان، ژن های “De novo” ممکن است راه را برای بزرگ شدن مغز انسان ها هموار کرده باشند. دانشمندان زمانی، بخش زیادی از ژنوم انسان را بی معنی و غیر قابل ترجمه می‌دانستند، زیرا بخش‌های زیادی از کد ژنتیکی آن هیچ پروتئینی تولید نمی‌کند، مولکول‌های پیچیده‌ای که وظیفه حفظ سلول‌ها را بر عهده دارند. با این حال، از آن زمان کشف شد که این DNA به اصطلاح بی معنی نقش مهمی در سلول ها ایفا می کند، و در یک مطالعه جدید، محققان گزارش دادند که انسان ها ممکن است واقعاً DNA بی معنی داشته باشند که منجر به ایجاد مغزی فوق العاده بزرگ در گونه ی انسان شد.

این تحقیق که در مجله Nature Ecology & Evolution منتشر شد، نشان می‌دهد که ژن‌هایی که به مغز انسان اجازه می‌دهند لوب‌های بزرگ و شبکه‌های اطلاعاتی پیچیده را رشد دهند، ممکن است در اصل از DNA بی معنی پدید آمده باشند. به عبارت دیگر، در نقطه‌ای، بی معنی بودن ناحیه ای از ژن توانایی کدگذاری پروتئین‌ها را پیدا کرد و این پروتئین‌های جدید ممکن است برای تکامل مغز انسان حیاتی بوده باشند.

اریش بورنبرگ-بائر، بیوفیزیکدان تکاملی در دانشگاه مونستر آلمان که در این تحقیق شرکت نداشت، گفت: این یافته ها نشان می دهد که چنین ژن هایی ممکن است در رشد مغز نقش داشته باشند و ممکن است در طول تکامل انسان ها محرک شناخت، بوده باشند.

به طور معمول، ژن‌های کدکننده پروتئین جدید زمانی متولد می‌شوند که سلول‌ها تکثیر شده و از DNA خود کپی می‌کنند. همانطور که سلول‌ها مولکول‌های جدید DNA را می‌سازند، جهش‌ها می‌توانند در کد ژنتیکی ظاهر شوند و ژن‌های تغییریافته می‌توانند پروتئین‌های کمی متفاوت از پیشینیان خود ایجاد کنند. ژن‌هایی که از DNA بی معنی به وجود می‌آیند، که به عنوان ژن‌های de novo شناخته می‌شوند، دچار دگرگونی چشمگیرتری می‌شوند، به این ترتیب که به طور ناگهانی توانایی ساخت پروتئین را به دست می‌آورند.

برای ساخت پروتئین، سلول‌ها ژن‌های کدکننده پروتئین را می‌خوانند و نقشه‌های ژنتیکی خود را در مولکولی به نام RNA یادداشت می‌کنند، که سپس به محل ساخت پروتئین در سلول به نام ریبوزوم می‌پیوندد. از آنجا، ریبوزوم از RNA برای ساخت پروتئین مورد نظر استفاده می کند. نویسندگان مطالعه کشف کردند که DNA بی معنی، جالب است که می تواند برای ساخت انواع مختلف RNA نیز استفاده شود، اما تعداد بسیار کمی از این مولکول های RNA می توانند از هسته، حباب محافظی که سلول ها، DNA خود را در آن قرار می دهند، خارج شوند. طبق گزارش ها، تحقیقات جدید آنها نشان می دهد که برای تبدیل شدن به DNA کدکننده پروتئین، DNA بی معنی ابتدا باید شروع به ساخت RNA کند که قادر به فرار از هسته و رسیدن به یک ریبوزوم باشد.

Ars Technica گزارش داد که نویسندگان با مقایسه ژنوم انسان، شامپانزه (Pan troglodytes) و ماکاک رزوس (Macaca mulatta)، یکی از خویشاوندان دورتر پستانداران، 74 نمونه از DNA بی معنی را که به DNA کدکننده پروتئین تبدیل می شود، مشخص کردند. آنها تایید کردند که یک گام کلیدی در این تبدیل DNA بی معنی جهش هایی بود که به RNA آن اجازه خروج از هسته را می داد.

انسان‌ها و شامپانزه‌ها 29 ژن از این ژن‌های de novo را دارند، به این معنی که ژن‌ها پس از جدا شدن انسان‌ها و شامپانزه‌ها از جد تکاملی که با ماکاک‌های رزوس مشترک بودند، پدید آمدند. 45 ژن de novo باقی مانده پس از جدا شدن انسان ها و شامپانزه ها از یکدیگر در حدود 6 میلیون سال پیش پدید آمدند، به این معنی که این ژن ها منحصر به انسان هستند.

علاوه بر این، تیم دریافت که به نظر می رسد 9 تا از این ژن های منحصر به فرد در مغز انسان فعال هستند، بنابراین آنها عملکرد ژن ها را در چندین آزمایش بررسی کردند. برخی از آزمایش‌ها شامل مدل‌های کوچک و سه بعدی مغز بود که در ظروف آزمایشگاهی رشد می‌کردند. دو تا از این ژن‌ها باعث شدند که این مغزهای کوچکتر از آنها بدون آن ژن‌ها بیشتر رشد کنند. مجله ساینس گزارش داد، در موش‌های اصلاح‌شده ژنتیکی، این دو ژن به ترتیب باعث رشد مغزی بالاتر از حد متوسط شدند و باعث ایجاد برجستگی‌ها و شیارهای انسان‌مانند در مغز جوندگان شدند.

متخصصان گفتند، مهم است که توجه داشته باشیم که مغزهای کوچک تمام پیچیدگی مغز انسان با اندازه کامل را در بر نمی گیرند و مطالعات جوندگان شامل تعداد کمی از موش ها بوده است. اما در نهایت، این کار نشان می‌دهد که DNA بی معنی ممکن است برخی از مواد اصلی را برای آنچه که ما را انسان می‌سازد، تامین کرده باشد.

منبع: livescience

مترجم: کیانوش کرمی